Molekulare Katalyse

Direktor

Gruppen

Dr. Alexis Bordet
Multifunktionale Katalytische Systeme

Dr. Nicolas Kaeffer
Metallorganische Elektrokatalyse

PD Dr. Andreas Vorholt
Multiphasenkatalyse

Forschung in der Abteilung Molekulare Katalyse

Das MPI CEC leistet mit seiner Forschung im Bereich Molekulare Katalyse einen wichtigen Beitrag zur langfristigen Entwicklung von Technologien, die erneuerbare Energien und Rohstoffe als Basis für die Herstellung von chemischen Produkten und Kraftstoffen nutzen können. Dabei beschäftigen sich die Forscher mit grundlegenden wissenschaftlichen Fragestellungen zum Verständnis der molekularen Prinzipien der Katalyse als Voraussetzung für die skalen-übergreifende Beherrschung von katalytischen Prozessen an der Schnittstelle von Energie und Chemie. Die Prinzipien der „Green Chemistry“ dienen als Grundlage zur Definition der konkreten Forschungsthemen und Projekte.

Forschungsschwerpunkte – Molekulare Katalyse

Am MPI CEC liegt der Forschungsschwerpunkt in der Abteilung Molekularen Katalyse auf den metallorganischen Prinzipien der Katalyse, von den molekulare Grundlagen bis hin zur Entwicklung neuer reaktionstechnischer Konzepte.  Die synthetischen Anwendungen zielen vor allem auf die chemische Nutzung von CO2 und die selektive Umwandlung biobasierter Rohstoffe. In der Methodenentwicklung beschäftigen sich die Forscher mit der Mehrphasenkatalyse und der Nutzung alternativer Reaktionsmedien, wie zum Beispiel ionische Flüssigkeiten und überkritische Fluide.


In der Abteilung Molekularen Katalyse basieren die konkreten Konzepte für die Entwicklung der molekularen Katalysatorsysteme auf einem umfangreichen Verständnis der zugrundeliegenden Mechanismen, wobei computer-gestützte Methoden eine wichtige Rolle für das rationale Katalysator-Design spielen.
Die Ergebnisse der grundlegenden Untersuchungen können beispielsweise bei der Produktion von maßgeschneiderten Kraftstoffen und bei der Herstellung von chemischen Zwischenprodukten Anwendung finden. Außerdem können die Erkenntnisse wertvolle Impulse für nachhaltige Prozesse zur Synthese von Feinchemikalien und Pharmazeutika liefern.
Das Team der Abteilung Molekulare Katalyse ist vielfach über interdisziplinäre und internationale Kooperationen in erkenntnis-orientierte Forschungscluster oder anwendungs-orientierte Technologieprojekte eingebunden.

Die Forschungsgruppen in der Abteilung Molekulare Katalyse

In der Abteilung Molekularen Katalyse gibt es verschiedene Arbeitsgruppen.
Die Arbeitsgruppe von Dr. Alexis Bordet beschäftigt sich mit multifunktionalen katalytischen Systemen mit Fokus auf dem Design und der Synthese von metallischen Nanopartikeln, die auf geträgerte ionische Flüssigphasen für die Katalyse immobilisiert werden. Hier werden nicht nur die rein chemischen Funktionen betrachtet, sondern auch die Entwicklung multifunktionaler Katalysatoren fokussiert, die sowohl chemische als auch physikalische Funktionalitäten kombinieren. Ziel ist es, innovative und adaptive katalytische Systeme herzustellen.
Eine weitere Arbeitsgruppe unter der Leitung von Dr. Nicolas Kaeffer befasst sich mit der metallorganischen Elektrokatalyse und entwickelt in enger Zusammenarbeit mit der RWTH Aachen, Elektrokatalysatoren für die nachhaltige Synthese von Kohlenstoff-basierten Rohstoffen nach den Prinzipien der „Green Chemistry". Die katalytische Umwandlung kleiner Moleküle, wie zum Beispiel Kohlenstoffdioxid, in Mehrwertprodukten ist wichtig für die chemische Synthese und bietet einen Zugang zu bestehenden Infrastrukturen für die Lagerung, den Transport und die Nutzung.
Die Arbeitsgruppe von PD Dr. Andreas Vorholt beschäftigt sich mit der Multiphasenkatalyse, bei der die Untersuchungen nach einem Multiskalenansatz durchgeführt werden. Dieser Ansatz führt zu einem tieferen Verständnis der zugrundeliegenden Phänomenologie und ermöglich die Betrachtung der einzelnen Phasen der Umwandlung, damit diese im Nachhinein nachhaltiger und effizienter gestaltet werden können.